ÁGUAS SUBTERRÂNEAS. Os Melhores Rumos para os Cidadãos da Região REGIÃO AUTÓNOMA DA MADEIRA. Reservatórios de Água Subterrânea

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1 ÁGUAS SUBTERRÂNEAS Os Melhores Rumos para os Cidadãos da Região REGIÃO AUTÓNOMA DA MADEIRA REPÚBLICA PORTUGUESA 1 Reservatórios de Água Subterrânea As águas subterrâneas ocorrem em formações geológicas conhecidas por aquíferos. Ocupam os espaços vazios das rochas, nomeadamente, os poros intergranulares, os canalículos que os interligam e as fracturas. 2

2 Aquífero Formação geológica que armazena e possibilita a circulação da água; de onde é possível extrair a mesma de forma a possibilitar o seu aproveitamento; Para a sua exploração ser viável os aquíferos não só armazenam água como possibilitam a sua circulação. São erradamente designados por expressões como lençóis de água, lençóis freáticos e toalhas aquíferas. 3 Se as formações geológicas nãosão aquíferas (aqua +fero = levar) Em oposição, as formações geológicas cujas condições físicas impedem o armazenamento, e logo a circulação de água, recebem o nome de aquífugos. É caso das rochas magmáticas não fracturadas granitos, gnaisses, basaltos e calcários muito compactos. 4

3 Aquitardo(tardare= retardar): Formação geológica que armazena água mas que a transmite lentamente, produzindo pequenas quantidades de água. Apresentam permeabilidades médias/baixas caso das areias argilosas e rochas vulcânicas alteradas. São importantes para a recarga de aquíferos subjacentes. Aquicludo(claudere= fechar): Formação geológica que pode armazenar água mas não a transmite -a água não circula caso das argilas e tufos (piroclastos consolidados). Funcionam como camada confinante ou impermeável 5 Aquíferos em diferentes meios Porosos:a água circula através de poros conectados. As formações geológicas podem ser detríticas (areias, argilitos, conglomerados etc.) ou vulcânicas (piroclastos) Fracturados:a água circula através de fracturas ou pequenas fissuras. As formações podem ser granitos, gabros, basaltos, etc; Cársicos:a água circula em condutas que resultaram do alargamento de diaclases por dissolução. As formações são os diversos tipos de calcários. 6

4 Na maior parte dos casos os sistemas aquíferos são simultaneamentede maisde um tipo: As regiões vulcânicas são normalmente formadas por alternância de escoadas fissuradas e piroclastos podendo, também, conter tubos de lava. Osgranitospodemterumazonasuperior muitoalteradaondea circulaçãoé feitaatravésdos porose umazonainferior de rochasã onde a circulação é feita por fracturas. Os calcários podem ser cársicos e fissurados circulando a água atravésde fissurasda própriarochae de condutasourios subterrâneos. 7 Tipos de aquíferos: Aquífero livre (B) Formação geológica permeável, parcialmente saturada de água e limitada na base por uma camada impermeável. O seu limite superior é o nível freático (NL). O nível da água no aquífero está à pressão atmosférica. O nível freático coincide com o nível piezométrico (furo 3) 8

5 Aquífero suspenso É um aquífero livre que ocorre acima do nível de saturação regional devido à existência, na base, de uma camada impermeável. Há uma zona não saturada sob a camada confinante 9 Aquífero confinado (A) Formação permeável completamente saturada de água e limitada no topo e na base por camadas impermeáveis. A pressão da água no aquífero é superior à pressão atmosférica, o nível piezométrico (NC) ascende acima do tecto do aquífero (furo 1), imobilizando-se quando se estabelece um equilíbrio entre as pressões da água e atmosférica. 10

6 O nível piezométrico encontra-se sempre acima do tecto do aquífero confinado. Quando a água sobe acima da superfície topográfica, sob a forma de repuxo,então o furo é artesiano repuxante(furo 2) 11 Parâmetros fundamentais dos aquíferos Tipo Designação Função capacitiva (n) Porosidade e porosidade eficaz (n e ) Função transmissiva Piezometria e gradiente Caudal e velocidade (S) Coeficiente de armazenamento (K) Condutividade hidráulica (T) Transmissividade (h) Nível piezométrico (i) Gradiente hidráulico (Q) Caudal (Ve) Velocidade efectiva de circulação 12

7 Porosidade Propriedade que os solos e as rochas têm de possuir poros ou cavidades. É um parâmetro adimensional, exprime-se, normalmente, em %: n = (V v / V t ) x 100 V v = volume de vazios (cm 3 ou m 3 ) V t = volume total ocupado pelo solo ou rocha (cm 3 ou m 3 ) n = 32% n = 17% 13 Porosidade Porosidade Primária: características intrínsecas à formação da rocha, à sua génese. Porosidade Secundária: originada por processos posteriores à sua formação. Fracturação, cavidades por dissolução, etc.. Os factores secundários podem actuar nos dois sentidos, aumentando ou diminuindo o volume de vazios (colmatação). 14

8 A porosidade depende do tamanho, forma, arranjo e homogeneidade dos grãos: Se os grãos são de tamanho variado, a porosidade tende a ser menor do que num caso de grãos uniformes, uma vez que os grãos menores ocupam os espaços vazios entre os maiores. 15 A porosidade depende do tamanho, forma, arranjo e homogeneidade dos grãos: Para a mesma dimensão e forma, a porosidade varia com a geometria do arranjo dos grãos: 16

9 A porosidade depende do tamanho, forma, arranjo e homogeneidade dos grãos: Quanto menor a granulometria (tamanho dos grãos), apesar do volume dos poros ser menor, o somatório de todos os poros confere à rocha uma maior a porosidade. 17 Valores de porosidade (função da dimensão dos grãos, da litificação e da alteração das rochas) 24 a 38 % 31 a 53 % 34 a 60 % 18

10 Lei de Darcy: Q = K A Δh/ L Darcyconcluiu que para o mesmo material geológico o caudal escoado é directamente proporcional à áreada secção de escoamento e ao gradiente hidráulico (razão entre a diferença do nível de água entre dois pontos e a distância entre eles). 19 Condutividade hidráulica A permeabilidade (K) não é uma característica intrínseca do meio pois depende do fluído que atravessa a formação (água normal, vapor de água, petróleo, gás, ar, etc.), razão pela qual é mais correcto designar por condutividade hidráulica quando se aplica às águas Condutividade hidráulica é a maior ou menor facilidade com que um aquífero se deixa atravessar pela água. Exprime-se em m/d ou m/s; Mede-se no campo através de ensaios de caudal e no laboratório a partir de permeâmetros e de fórmulas empíricas (ex: Hazen) 20

11 Porosidade vs Condutividade hidráulica A conexão hidráulica entre os vazios é fundamental para que a uma porosidade elevada possa corresponder uma elevada permeabilidade 21 É muito comum relacionar a condutividade hidráulica com a porosidade, o que nem sempre é correcto: Uma rocha porosa pode ter uma elevada condutividade hidráulica se os seus poros forem grandes e bem interconectados (ex: areias e cascalheiras) ou ter uma condutividade hidráulica quase nula se os seus poros forem muito pequenos, retendo fortemente a água (ex: argilas) Tipo de rocha Porosidade (%) Condutividade Hidráulica (m/d) Cascalheira 30 > 1000 Areia a 5 Argila 45 <

12 Transmissividade Corresponde à capacidade de um aquífero para transmitir água em toda a sua espessura saturada, expressa-se em m 2 /dia: T=Kxb K, condutividade hidráulica(m/d) b, espessura saturada do aquífero(m) A transmissividade é o parâmetro que mais condiciona o fluxo da água subterrânea sendo por isso o parâmetro mais usado na avaliação de recursos hídricos subterrâneos. Determina-se in situatravés de ensaios de caudal em obras de captação. 23 Captações de água subterrânea Entende-se por CAPTAÇÃO DE ÁGUA SUBTERRÂNEA qualquer dispositivo que permita extrair a água contida num aquífero, quer seja por gravidade quer seja por bombagem, ou qualquer outro sistema de elevação: Furos Galerias Nascentes Poços com drenos radiais 24

13 Tipos de captação Furos ou poços:tratam-se de captações cilíndricas, verticais, cujo diâmetro é muito menor do que a profundidade. Há consumo de energia na sua extracção 25 Galerias: tratam-se de perfurações sub-horizontais de grande diâmetro (1,5x2m) com uma profundidade muito maior do que o diâmetro (de 500m a 3000m, até interceptarem o nível de saturação). A água captada circula por gravidade. 26

14 27 Nascentes: são descargas naturais de água subterrânea, devido à intercepção do nível freático com o relevo. Na Madeira, existe um sistema de canais, as levadas, que recolhe e transporta a água das nascentes e do escoamento superficial. 28

15 Água é vida usos da água: Usos consumptivose não consumptivos da água: 1. Agrícola 2. Industrial 3. Doméstico e municipal 4. Pecuário e piscícola 5. Ecológico/ambiental (reflorestação e combate aos incêndios 6. Navegação 7. Produção de energia 8. Recreio e turismo 29 Uso doméstico A água é utilizada na alimentação, higiene pessoal, higiene das habitações, lavagem de automóveis, rega de jardim, etc. 30

16 Uso industrial A água é utilizada na lavagem e arrefecimento dos equipamentos e também como matéria prima em diversos processos de fabrico. 31 Uso agrícola A agricultura é a actividade humana que consome mais água (79%). Em Portugal, chove pouco nos meses mais quentes, pelo que se torna necessária uma grande quantidade de água para regar as diferentes culturas. Na Madeira, a agricultura consome cerca de 73% da água total consumida. 32

17 Uso recreativo As águas para utilização recreativa podem ser do mar, rios, ribeiras, lagos ou albufeiras e podem envolver o contacto directo: natação, surf, etc., ou contacto indirecto: pesca, vela, etc. 33 Produção de energia A construção de aproveitamentos hidroeléctricos começou em Portugal nos anos 40, sendo até aí a termoeléctricaa única fonte geradora de electricidade. Actualmente existe uma revitalização da produção de energia a partir da água, porque é uma energia renovávele uma das formas de reduzir o recurso a hidrocarbonetos, principal responsável pela emissão de CO2e consequente aumento do efeito de estufa. 34

18 Nas Centrais Hidroeléctricas realiza-se a transformação, em potencia eléctrica com um rendimento global de 90%, da potencia hidráulica contida no produto do caudal turbinado (m 3 /s) pela altura útil de queda (m), (Q x H), constituindo a roda de uma turbina associada a um alternador, o elemento primário desta transformação. 35 POUPANÇA E EFICIÊNCIA NO CONSUMO DE ÁGUA 36

19 A ÁGUA É UM RECURSO VITAL VAMOS PRESERVÁ-LO! 37 38

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21 41 Tecnologias de aproveitamento e reutilização da água 1. Utilização da água do nevoeiro; 2. Utilização das águas residuais tratadas (tratamento terciário, sempre que envolve contacto com o homem); 3. Utilização da água da chuva caída nos telhados ou áreas impermeabilizadas (ex: estádios de futebol); 4. Utilização de água do mar, dessalinizada; 5. Utilização da água das centrais hidroeléctricas 42

22 Chile 1. Utilização da água do nevoeiro Omã A água do nevoeiro captada por painéis de grande dimensão é, posteriormente, utilizada para: 1. Abastecimento de povoações remotas e isoladas; 2. Rega de superfícies agrícolas em áreas secas e isoladas; 3. Fonte de água para o gado; 4. Rega de áreas recémreflorestadas em locais de difícil acesso; 5. Enchimento de reservatórios de combate a incêndios em locais sem acesso por estrada Utilização das águas residuais tratadas Rega agrícola: viveiros de águas e plantas, culturas alimentares, protecção contra as geadas, silvicultura. Rega paisagística: campos de golfe, faixas separadoras e margens de auto-estradas, parques públicos, campus escolares, cemitérios, jardins residenciais. Indústria: água de arrefecimento, lavagem de equipamento, combate contra incêndio, construção pesada, água de processo. 44

23 Recarga de aquíferos: reforço dos aquíferos, barreira contra a intrusão salina, armazenamento. Usos recreativos e ambientais: lagos e lagos artificiais, reforço do caudal dos cursos de água, reforço de zonas húmidas, neve artificial. Usos urbanos não potáveis: descarga de autoclismos, fontes e jogos de água ornamentais, lavagem de veículos e ruas, lavagem de contentores de resíduos sólidos urbanos, combate a incêndios, varrimento de colectores, fusão de neve, condicionamento de ar Utilização da água da chuva caída nos telhados ou áreas impermeabilizadas Envolve a captação, filtragem e armazenamento da água - A captação é feita através da instalação de um conjunto de calhas no telhado, que direccionam a água para um tanque ou cisterna, onde ela será armazenada. 46

24 Tipo de utilização doméstica: rega de relvados, canteiros, hortas e jardins, limpeza do piso exterior da casa, lavagem de carros, descarga de WC, lavagem de roupa Este tipo de sistemas pode ainda ser aplicado em estruturas de maior dimensão O estádio do Dragão tem um sistema de recolha das águas pluviais que depois é utilizado na rega do relvado Utilização da água do mar A dessalinização da água do mar é uma prática corrente em ilhas e zonas litorais com graves carências hídricas (Porto Santo, Algarve, Canárias). Uma vez que a água do mar tem mg/l de sais dissolvidos, o que a torna imprópria para fins domésticos, industriais e agrícolas, há que proceder à remoção dos sais. O processo mais utilizado é a osmose inversa: a água passa através de membranas semipermeáveis (permitem a passagem da água mas não dos sais), resultando água doce e uma salmouraque é rejeitada, de novo, para o mar. 48

25 5. Utilização da água das centrais hidroeléctricas A água trazida das zonas altas da ilha é utilizada na produção de electricidade em centrais hidroeléctricas. Após a passagem pelas turbinas, a água é reencaminhada para um sistema de levadas que a transporta para locais onde é necessária. Desta forma, a água usada na produção eléctrica é reaproveitada na agricultura e, a levada onde circula, é utilizada como percurso pedestre pelos turistas. 49